JP5161737B2 - smoke detector - Google Patents

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Description

本発明は、火災時に発生する煙を感知し発報する煙感知器に関するものである。   The present invention relates to a smoke detector that detects and reports smoke generated during a fire.

従来から、この種の煙感知器Aとして、図12に示すようにハウジング20内に検知空間を有し、この検知空間に向けて間欠的に光を出力するLED(発光部)7と、LED7からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換するフォトダイオード(受光部)PDとを備えたものが知られている(たとえば特許文献1参照)。この煙感知器Aでは、検知空間内に煙が流入すると、LED7からの光が検知空間内の煙で拡散反射されることによりフォトダイオードPDでのLED7からの光の受光量が増加し、フォトダイオードPDから出力される電流量が増加する。   Conventionally, as this kind of smoke detector A, there is a detection space in the housing 20 as shown in FIG. 12, and an LED (light emitting section) 7 that intermittently outputs light toward the detection space, and an LED 7 There is known a device including a photodiode (light receiving unit) PD that is disposed at a position where direct light from the light is not incident and converts received light into a current (see, for example, Patent Document 1). In this smoke detector A, when smoke flows into the detection space, the light from the LED 7 is diffusely reflected by the smoke in the detection space, so that the amount of light received from the LED 7 at the photodiode PD increases, The amount of current output from the diode PD increases.

LED7およびフォトダイオードPDは、LED7の前方に配置された投光レンズ21およびフォトダイオードPDの前方に配置された受光レンズ22と共に光学ブロック23を構成する。ハウジング20は、下面に開口部が形成され当該開口部に向けてLED7からの光が出射されるように光学ブロック23を収納したボディ24と、上面開口の有底円筒状であってボディ24の開口部を覆うようにボディ24に結合されるカバー25とを備えている。カバー25の周壁には煙を取り込むための開口窓が形成されており、カバー25内に前記検知空間が形成される。ここでカバー25内には、検知空間への虫の侵入を防止する防虫網26、および検知空間への外乱光の入射を防止するラビリンス27が検知空間を包囲するように配置される。ラビリンス27は、蛍光灯や白熱灯などからの様々な外乱光の入射を防止するために入り組んだ光路を持つ複雑な構造を採用している。   The LED 7 and the photodiode PD constitute an optical block 23 together with a light projecting lens 21 disposed in front of the LED 7 and a light receiving lens 22 disposed in front of the photodiode PD. The housing 20 has an opening on the lower surface and a body 24 housing the optical block 23 so that light from the LED 7 is emitted toward the opening, and a bottomed cylindrical shape with an upper surface opening. And a cover 25 coupled to the body 24 so as to cover the opening. An opening window for taking in smoke is formed in the peripheral wall of the cover 25, and the detection space is formed in the cover 25. Here, in the cover 25, an insect net 26 for preventing insects from entering the detection space and a labyrinth 27 for preventing external light from entering the detection space are arranged so as to surround the detection space. The labyrinth 27 employs a complicated structure having a complicated optical path in order to prevent incidence of various disturbance light from a fluorescent lamp, an incandescent lamp, and the like.

この種の煙感知器Aにおいては、図13に示すように、ハウジング20内に収納された検知回路1に、フォトダイオードPDからの入力電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換回路(IV変換回路)4が設けられている。さらに、電流電圧変換回路4の出力電圧を増幅回路6’とフィルタ回路5’とを通して出力信号とし、当該出力信号を発報判定回路10’に入力して、当該出力信号の瞬時値が所定の火災判定レベルに達すると発報回路(ブザー等)28で発報するように構成されている。なお、検知回路1には、LED7を周期的にパルス発光させるLED駆動回路29と各回路に電源供給する電源回路30と、他の発報手段等を連動させる連動回路31とが設けられている。   In this type of smoke detector A, as shown in FIG. 13, a current-voltage conversion circuit (IV) that converts the input current from the photodiode PD into a voltage and outputs it to the detection circuit 1 housed in the housing 20. Conversion circuit) 4 is provided. Further, the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4 is set as an output signal through the amplifier circuit 6 ′ and the filter circuit 5 ′, and the output signal is input to the alert determination circuit 10 ′. When the fire judgment level is reached, the alarm circuit (buzzer or the like) 28 is configured to issue an alarm. The detection circuit 1 is provided with an LED drive circuit 29 that periodically emits light from the LED 7, a power supply circuit 30 that supplies power to each circuit, and an interlocking circuit 31 that links other reporting means and the like. .

しかして、図14(a)に示すように煙感知器Aを間欠駆動させ、図14(b)のようにLED7からパルス状の光が出力される場合において、検知空間に煙が流入してフォトダイオードPDがLED7からの光を受光すると、図14(c)に実線で示すように出力信号Voutの瞬時値が、基準となる動作点から大きく変動し図中の火災判定レベルに達することとなる。一方、検知空間に煙がなければ、図14(c)に破線で示すように出力信号Voutの瞬時値が火災判定レベルに達することはない。   Accordingly, when the smoke detector A is intermittently driven as shown in FIG. 14A and pulsed light is output from the LED 7 as shown in FIG. 14B, smoke flows into the detection space. When the photodiode PD receives light from the LED 7, as shown by a solid line in FIG. 14C, the instantaneous value of the output signal Vout greatly fluctuates from the reference operating point and reaches the fire determination level in the figure. Become. On the other hand, if there is no smoke in the detection space, the instantaneous value of the output signal Vout does not reach the fire determination level as shown by the broken line in FIG.

ところで、蛍光灯や白熱灯などからの外乱光は、通常、LED7からのパルス状の光に比べて時間経過に伴う変動量が小さいため、この種の外乱光がフォトダイオードPDに入射すると、フォトダイオードPDからは時間的変動の小さい電流(以下、「外乱光成分」という)が出力され、出力信号Voutの動作点が変動することがある。そして、外乱光成分の影響で出力信号Voutの動作点自体が変動すると、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光しているにもかかわらず出力信号Voutが火災判定レベルに達することなく失報となったり、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光していないにもかかわらず出力信号Voutが火災判定レベルに達して非火災報となったりする可能性がある。   By the way, disturbance light from fluorescent lamps, incandescent lamps, and the like usually has a smaller fluctuation amount with time than pulsed light from the LED 7, so that when this type of disturbance light enters the photodiode PD, The diode PD outputs a current with small temporal fluctuation (hereinafter referred to as “disturbance light component”), and the operating point of the output signal Vout may fluctuate. If the operating point of the output signal Vout itself fluctuates due to the influence of disturbance light components, the output signal Vout does not reach the fire determination level even though the photodiode PD receives light from the LED 7 There is a possibility that the output signal Vout reaches the fire determination level and becomes a non-fire report even though the photodiode PD does not receive the light from the LED 7.

ただし、上記煙感知器Aでは、ラビリンス27によって検知空間に蛍光灯や白熱灯などからの様々な外乱光が入射することを防止しているので、外乱光の影響による出力信号Voutの動作点の変動が抑制されることとなり、上述したような失報や非火災報は生じにくい。
特許第2783945号公報(第1−2頁)
However, in the smoke detector A, the labyrinth 27 prevents various disturbance lights from a fluorescent lamp, an incandescent lamp, and the like from entering the detection space. Therefore, the operating point of the output signal Vout due to the influence of the disturbance light is prevented. Fluctuations are suppressed, and the above-mentioned misreports and non-fire reports are unlikely to occur.
Japanese Patent No. 2783945 (page 1-2)

上述した煙感知器Aにおいては、検知空間への外乱光の入射を防止するためのラビリンス27の構造が複雑であり、ラビリンス27の製造にかかるコストが煙感知器A全体の低コスト化の妨げとなっているので、ラビリンス27の構造を極力簡素化、あるいはラビリンス27自体を省略することで、煙感知器Aの低コスト化を図ることが要望されている。しかしながら、ラビリンス27を簡素化あるいは省略すると、フォトダイオードPDでの外乱光の受光量が増大し、入力電流Iinに含まれる外乱光成分が大きくなって出力信号Voutの動作点が変動するため、失報や非火災報を生じやすくなるという問題がある。   In the above-described smoke detector A, the structure of the labyrinth 27 for preventing disturbance light from entering the detection space is complicated, and the cost for manufacturing the labyrinth 27 hinders the cost reduction of the entire smoke detector A. Therefore, it is desired to reduce the cost of the smoke detector A by simplifying the structure of the labyrinth 27 as much as possible or omitting the labyrinth 27 itself. However, if the labyrinth 27 is simplified or omitted, the amount of disturbance light received by the photodiode PD increases, the disturbance light component included in the input current Iin increases, and the operating point of the output signal Vout fluctuates. There is a problem that it is easy to generate information and non-fire reports.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、ラビリンスを簡素化あるいは省略しながらも、失報や非火災報が生じにくい煙感知器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a smoke detector that is less prone to missing or non-fire reports while simplifying or omitting the labyrinth.

請求項1の発明では、検知空間に向けてパルス状の光を間欠的に出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置され、光を受光して電流に変換する受光部と、受光部から入力される入力電流を電圧信号からなる出力信号に変換するセンサ出力処理部と、前記出力信号に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する演算処理部とを備え、センサ出力処理部は、入力電流が変動すると当該変動量に応じて出力信号の瞬時値を過渡的に変化させ、演算処理部は、入力電流に対する出力信号の過渡応答期間に設定されている第1および第2のサンプリングタイミングで、前記出力信号の瞬時値をそれぞれ計測値として検出する検出手段と、検出手段で検出された両計測値間の差分値を所定のしきい値と比較することにより検知空間内の煙の有無を判定する判定手段とを有し、第1および第2のサンプリングタイミングは両計測値間に差を生じるように設定されていることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, a light emitting unit that intermittently outputs pulsed light toward the detection space, and a light emitting unit that is diffusely reflected by smoke that does not enter the direct light from the light emitting unit and flows into the detection space A light receiving unit that receives light and converts it into current, a sensor output processing unit that converts an input current input from the light receiving unit into an output signal composed of a voltage signal, and the output An arithmetic processing unit that determines the presence or absence of smoke in the detection space based on the signal, and the sensor output processing unit transiently changes the instantaneous value of the output signal according to the fluctuation amount when the input current fluctuates, The arithmetic processing unit detects the instantaneous value of the output signal as a measured value at each of the first and second sampling timings set in the transient response period of the output signal with respect to the input current, and detects by the detection unit Both A determination means for determining the presence or absence of smoke in the detection space by comparing a difference value between the measured values with a predetermined threshold value, and the first and second sampling timings calculate a difference between the two measured values. It is set so that it may occur.

この構成によれば、演算処理部は、入力電流に対する出力信号の過渡応答期間に設定されている第1および第2のサンプリングタイミングで出力信号の瞬時値をそれぞれ計測値として検出し、両計測値間の差分値を所定のしきい値と比較することにより検知空間内の煙の有無を判定するので、たとえ入力電流に含まれる外乱光成分が大きくなって出力信号の動作点が変動することがあっても、当該外乱光成分が前記差分値に影響することは殆どなく、したがって、外乱光成分の影響を受けずに検知空間内の煙の有無を判定することができる。その結果、ラビリンスを簡素化あるいは省略しながらも、失報や非火災報を生じにくいという利点がある。   According to this configuration, the arithmetic processing unit detects the instantaneous value of the output signal as the measured value at the first and second sampling timings set in the transient response period of the output signal with respect to the input current, and both measured values. Since the presence or absence of smoke in the detection space is determined by comparing the difference value between them with a predetermined threshold value, the disturbance light component included in the input current increases and the operating point of the output signal may fluctuate. Even if it exists, the said disturbance light component hardly affects the said difference value, Therefore, the presence or absence of the smoke in a detection space can be determined without being influenced by the disturbance light component. As a result, the labyrinth is simplified or omitted, and there is an advantage that it is difficult to generate misreports and non-fire reports.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記センサ出力処理部が、前記発光部からの光のパルス幅に応じて決定された周波数帯域に利得のピークを生じさせるバンドパス手段を有し、前記出力信号を前記受光部が発光部からの光を受光していない状態での瞬時値である動作点から正負両側に振れる信号として出力し、前記検出手段が、前記動作点の両側で前記計測値をそれぞれ検出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the sensor output processing unit includes bandpass means for generating a gain peak in a frequency band determined according to a pulse width of light from the light emitting unit. The output signal is output as a signal that swings from the operating point, which is an instantaneous value in a state where the light receiving unit is not receiving light from the light emitting unit, to both sides of the positive and negative sides, and the detection means is provided on both sides of the operating point. Each of the measurement values is detected.

この構成によれば、検出手段は、出力信号の動作点の両側でそれぞれ計測値を検出するので、動作点の片側で両計測値を検出する場合に比べて両計測値間の差分値を大きくとることができ、SN比が向上するという利点がある。   According to this configuration, since the detection means detects the measurement values on both sides of the operating point of the output signal, the difference value between the two measurement values is increased as compared with the case where both measurement values are detected on one side of the operating point. There is an advantage that the SN ratio can be improved.

請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記バンドパス手段が、前記入力電流を積分する積分回路と、当該積分回路の出力を微分する微分回路とを有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the bandpass means includes an integrating circuit that integrates the input current and a differentiating circuit that differentiates the output of the integrating circuit.

この構成によれば、積分回路と微分回路とを用いた比較的簡単な構成で、出力信号を動作点から正負両側に振れる信号とすることができる。   According to this configuration, the output signal can be a signal that swings from the operating point to both the positive and negative sides with a relatively simple configuration using the integration circuit and the differentiation circuit.

請求項4の発明は、請求項2または請求項3の発明において、前記発光部からの光のパルス幅と、前記第1および第2のサンプリングタイミングとが、同一のクロックに基づいて決定されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the pulse width of the light from the light emitting unit and the first and second sampling timings are determined based on the same clock. It is characterized by that.

この構成によれば、発光部の駆動回路の温度特性などにより発光部からの光のパルス幅がばらつくことがあっても、当該パルス幅のばらつきに伴って第1および第2のサンプリングタイミングも変化することになるので、発光部からの光のパルス幅のばらつきに起因した計測値のばらつきを抑制することができる。   According to this configuration, even if the pulse width of the light from the light emitting unit varies due to the temperature characteristics of the drive circuit of the light emitting unit, the first and second sampling timings also change as the pulse width varies. Therefore, it is possible to suppress variations in measurement values due to variations in the pulse width of light from the light emitting unit.

請求項5の発明は、請求項2ないし請求項4のいずれかの発明において、前記第1および第2のサンプリングタイミングが、前記出力信号の瞬時値のピークの手前にそれぞれ設定されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in any of the second to fourth aspects of the present invention, the first and second sampling timings are set before the peak of the instantaneous value of the output signal. And

この構成によれば、センサ出力処理部の温度特性などによりセンサ出力処理部の利得がばらつくことがあっても、出力信号の瞬時値のピークでそれぞれ計測値を検出する場合に比べると、前記利得ばらつきに起因した計測値のばらつきを小さく抑えることができる。   According to this configuration, even if the gain of the sensor output processing unit varies due to the temperature characteristics of the sensor output processing unit, the gain is higher than when the measured value is detected at the peak of the instantaneous value of the output signal. Variations in measured values due to variations can be reduced.

請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかの発明において、前記演算処理部が、前記発光部が光を出力する前の予備期間に前記出力信号の瞬時値を予備値として読み出し、当該予備値が予め決められている正常範囲内になければ前記判定手段による判定を行わないことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the arithmetic processing unit uses the instantaneous value of the output signal as a preliminary value during a preliminary period before the light emitting unit outputs light. If the preliminary value is not within a predetermined normal range, the determination by the determination means is not performed.

この構成によれば、外乱光成分の影響で出力信号の動作点自体が変動して正常範囲を外れているような状態では判定手段による判定を行わないので、外乱光成分の影響で出力信号が飽和し発光部からの光を受光部が受光することに起因した出力信号の変動量を正確に検出できないことによる失報を防止できる。   According to this configuration, in the state where the operating point itself of the output signal fluctuates due to the influence of the disturbance light component and is out of the normal range, the determination by the determination means is not performed. Therefore, the output signal is influenced by the influence of the disturbance light component. It is possible to prevent misreporting due to the fact that the fluctuation amount of the output signal due to saturation and the light receiving unit receiving light from the light emitting unit cannot be accurately detected.

請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記センサ出力処理部が間欠的に駆動され、前記発光部がセンサ出力処理部の駆動中に光を出力することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the sensor output processing unit is intermittently driven, and the light emitting unit outputs light while the sensor output processing unit is being driven. It is characterized by.

この構成によれば、センサ出力処理部を常時駆動する場合に比べて、平均消費電力を低く抑えることができる。なお、センサ出力処理部の起動時に出力信号の瞬時値が変動することがあっても、請求項1の構成により、センサ出力処理部の起動時における出力信号の変動の影響を受けずに検知空間内の煙の有無を判定することができる。   According to this configuration, the average power consumption can be kept lower than when the sensor output processing unit is always driven. Even if the instantaneous value of the output signal may fluctuate when the sensor output processing unit is activated, the detection space is not affected by the fluctuation of the output signal when the sensor output processing unit is activated. The presence or absence of smoke inside can be determined.

請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかの発明において、前記検出手段が、前記瞬時値を量子化してデジタル値からなる前記計測値を得るAD変換器からなることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the detection means comprises an AD converter that quantizes the instantaneous value and obtains the measured value including a digital value. And

この構成によれば、検出手段がAD変換器からなるので、演算処理部の回路構成を比較的簡単にすることができる。   According to this configuration, since the detection means includes the AD converter, the circuit configuration of the arithmetic processing unit can be relatively simplified.

本発明は、演算処理部が、入力電流に対する出力信号の過渡応答期間に設定されている第1および第2のサンプリングタイミングで出力信号の瞬時値をそれぞれ計測値として検出し、両計測値間の差分値を所定のしきい値と比較することにより検知空間内の煙の有無を判定するので、ラビリンスを簡素化あるいは省略しながらも、失報や非火災報が生じにくいという利点がある。   In the present invention, the arithmetic processing unit detects the instantaneous value of the output signal as a measured value at the first and second sampling timings set in the transient response period of the output signal with respect to the input current, and Since the presence / absence of smoke in the detection space is determined by comparing the difference value with a predetermined threshold value, there is an advantage that misreporting and non-fire reporting are unlikely to occur while simplifying or omitting the labyrinth.

(実施形態1)
本実施形態の煙感知器Aは、図12に示した従来構成と同様にハウジング20内に検知空間を有し、この検知空間に向けて間欠的にパルス状の光を出力する発光部と、発光部からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換する受光部と、受光部からの入力電流に基づいて検知空間内の煙を検知する検知回路1とを備えている。この煙感知器Aでは、検知空間内に煙が流入すると、発光部からの光が検知空間内の煙で拡散反射されることにより受光部での発光部からの光の受光量が増加し、受光部から出力される電流量が増加する。ここで例示する煙感知器Aは電池を電源としており、平均消費電力を抑えて電池の長寿命化を図るために間欠駆動する。
(Embodiment 1)
The smoke detector A of the present embodiment has a detection space in the housing 20 as in the conventional configuration shown in FIG. 12, and a light emitting unit that intermittently outputs pulsed light toward the detection space; A light receiving unit that is disposed at a position where direct light from the light emitting unit is not incident and converts received light into current, and a detection circuit 1 that detects smoke in the detection space based on an input current from the light receiving unit. . In the smoke detector A, when smoke flows into the detection space, the amount of light received from the light emitting unit at the light receiving unit increases due to diffuse reflection of the light from the light emitting unit with the smoke in the detection space, The amount of current output from the light receiving unit increases. The smoke detector A exemplified here uses a battery as a power source, and is intermittently driven in order to reduce the average power consumption and extend the life of the battery.

本実施形態の検知回路1は、図1に示すように、受光部から入力される入力電流Iinを当該入力電流Iinの変動に応じて電圧値が変動する出力信号Voutに変換して出力するセンサ出力処理部2と、センサ出力処理部2の後段に設けられ前記出力信号Voutに基づいて検知空間内の煙の有無を判定する演算処理部3とを備えている。   As shown in FIG. 1, the detection circuit 1 of the present embodiment converts the input current Iin input from the light receiving unit into an output signal Vout whose voltage value varies according to the variation of the input current Iin and outputs the output signal Vout. An output processing unit 2 and an arithmetic processing unit 3 provided at a subsequent stage of the sensor output processing unit 2 and determining the presence or absence of smoke in the detection space based on the output signal Vout are provided.

センサ出力処理部2は、図1に示すように、入力端子Tinから入力される入力電流Iinを当該入力電流Iinの変動に応じて電圧値が変動する出力電圧に変換して出力する電流電圧変換回路4と、電流電圧変換回路4の出力に接続されたハイパスフィルタ5と、ハイパスフィルタ5を通過した前記出力電圧を増幅する電圧増幅回路6とを有する。   As shown in FIG. 1, the sensor output processing unit 2 converts the input current Iin input from the input terminal Tin into an output voltage whose voltage value varies according to the variation of the input current Iin, and outputs the converted output voltage. A circuit 4; a high-pass filter 5 connected to the output of the current-voltage conversion circuit 4; and a voltage amplification circuit 6 that amplifies the output voltage that has passed through the high-pass filter 5.

電流電圧変換回路4は、入力端子Tinとなる演算増幅器OP1の反転入力端子と出力端子との間に変換抵抗R1が接続され、演算増幅器OP1の非反転入力端子に基準電圧Vs1が印加された構成を有する。電流電圧変換回路4の入力端子Tinには、受光部としてのフォトダイオードPD(図12参照)が接続されており、フォトダイオードPDから入力電流Iinが入力される。   The current-voltage conversion circuit 4 has a configuration in which a conversion resistor R1 is connected between an inverting input terminal and an output terminal of an operational amplifier OP1 serving as an input terminal Tin, and a reference voltage Vs1 is applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. Have A photodiode PD (see FIG. 12) as a light receiving unit is connected to the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4, and an input current Iin is input from the photodiode PD.

ここに、本実施形態の電流電圧変換回路4は、変換抵抗R1に並列接続されたコンデンサC1を有しローパスフィルタとしても機能しており、所定のカットオフ周波数fc0以下の入力電流Iinを通すように変換抵抗R1とコンデンサC1との回路定数が設定される。このカットオフ周波数fc0は、変換抵抗R1の抵抗値r1とコンデンサC1の定数c1とを用いてfc0=1/(2π×r1×c1)で表され、少なくともフォトダイオードPDが発光部としてのLED7(図12参照)からの光を受光したときに生じるパルス状の入力電流Iinを通すように設定される。   Here, the current-voltage conversion circuit 4 of this embodiment has a capacitor C1 connected in parallel to the conversion resistor R1 and also functions as a low-pass filter, and passes an input current Iin having a predetermined cutoff frequency fc0 or less. The circuit constants of the conversion resistor R1 and the capacitor C1 are set. This cut-off frequency fc0 is expressed by fc0 = 1 / (2π × r1 × c1) using the resistance value r1 of the conversion resistor R1 and the constant c1 of the capacitor C1, and at least the photodiode PD is an LED 7 (light emitting portion). It is set so as to pass a pulsed input current Iin generated when light from (see FIG. 12) is received.

また、電流電圧変換回路4は上記構成により積分回路としても機能するため、その出力電圧は、入力電流Iinが変動すると所定の時間遅れをもって変動するように入力電流Iinの変化時点から時間経過に伴って電圧値を変化させることとなる。   Further, since the current-voltage conversion circuit 4 also functions as an integration circuit with the above-described configuration, the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4 changes with the passage of time from the change point of the input current Iin so that the input voltage Iin changes with a predetermined time delay. Thus, the voltage value is changed.

ハイパスフィルタ5は、演算増幅器OP1の出力端子に接続されたコンデンサC2と抵抗R2との直列回路からなり、当該直列回路における演算増幅器OP1との反対側の端部(抵抗R2の一端部)には基準電圧Vs2が印加されている。ハイパスフィルタ5の出力は、コンデンサC2と抵抗R2との接続点から出力される。ハイパスフィルタ5のカットオフ周波数fc1は、変換抵抗R2の抵抗値r2とコンデンサC2の定数c2とを用いてfc1=1/(2π×r2×c2)で表され、少なくともフォトダイオードPDがLED7からの光を受光したときに生じるパルス状の出力電圧を通すように設定される。   The high-pass filter 5 is composed of a series circuit of a capacitor C2 and a resistor R2 connected to the output terminal of the operational amplifier OP1, and an end portion (one end portion of the resistor R2) opposite to the operational amplifier OP1 in the series circuit. A reference voltage Vs2 is applied. The output of the high pass filter 5 is output from the connection point between the capacitor C2 and the resistor R2. The cut-off frequency fc1 of the high-pass filter 5 is expressed by fc1 = 1 / (2π × r2 × c2) using the resistance value r2 of the conversion resistor R2 and the constant c2 of the capacitor C2, and at least the photodiode PD is from the LED 7 It is set to pass a pulsed output voltage generated when light is received.

電圧増幅回路6は、ハイパスフィルタ5の出力端(コンデンサC2と抵抗R2との接続点)に演算増幅器OP2の非反転入力端子を接続し、この演算増幅器OP2の反転入力端子に抵抗R3を介して基準電圧Vs2を加えるとともに、反転入力端子と出力端子との間に抵抗R3およびコンデンサC3の並列回路を接続して構成される。電圧増幅回路6で増幅された電圧は、出力信号Voutとして後段の演算処理部3に出力される。   In the voltage amplifier circuit 6, the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the output end of the high pass filter 5 (the connection point between the capacitor C2 and the resistor R2), and the inverting input terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the inverting input terminal via the resistor R3. A reference voltage Vs2 is applied, and a parallel circuit of a resistor R3 and a capacitor C3 is connected between the inverting input terminal and the output terminal. The voltage amplified by the voltage amplification circuit 6 is output as an output signal Vout to the arithmetic processing unit 3 at the subsequent stage.

センサ出力処理部2は、上記構成により、フォトダイオードPDからの入力電流Iinがゼロの状態での出力信号Voutの瞬時値を動作点として、入力電流Iinの変動に応じて動作点を基準に出力信号Voutを変動させることとなる。このとき、出力信号Voutの瞬時値は、入力電流Iinの変動量に応じて過渡的に変動する。   With the above configuration, the sensor output processing unit 2 outputs, based on the operating point according to the fluctuation of the input current Iin, with the instantaneous value of the output signal Vout when the input current Iin from the photodiode PD is zero as the operating point. The signal Vout is changed. At this time, the instantaneous value of the output signal Vout fluctuates transiently according to the fluctuation amount of the input current Iin.

演算処理部3は、センサ出力処理部2から入力される出力信号Voutの瞬時値を保持するサンプルホールド回路(S/H回路)8と、センサ出力処理部2から入力される出力信号Voutをデジタル値に変換する検出手段としてのAD変換器9と、AD変換器9の出力(デジタル値)に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する判定手段としての判定回路10とを有する。   The arithmetic processing unit 3 digitally outputs a sample hold circuit (S / H circuit) 8 that holds an instantaneous value of the output signal Vout input from the sensor output processing unit 2 and an output signal Vout input from the sensor output processing unit 2. It has an AD converter 9 as a detection means for converting into a value, and a determination circuit 10 as a determination means for determining the presence or absence of smoke in the detection space based on the output (digital value) of the AD converter 9.

AD変換器9は、出力信号Voutをサンプリング(標本化)し、量子化することによって、サンプリングタイミングにおける出力信号Voutの瞬時値をデジタル値として検出する。ここで、サンプリングはLED7が1回発光するごとに2回ずつ行われ、これによりフォトダイオードPDがLED7からの光を受光することに起因した出力信号Voutの変動成分を取り出すことが可能になる。   The AD converter 9 samples (samples) the output signal Vout and quantizes it, thereby detecting the instantaneous value of the output signal Vout at the sampling timing as a digital value. Here, sampling is performed twice each time the LED 7 emits light once, and thereby, it becomes possible to extract a fluctuation component of the output signal Vout caused by the photodiode PD receiving light from the LED 7.

すなわち、AD変換器9では、LED7が発光した直後に設定されている第1のサンプリングタイミングで1回目のサンプリングを行い、この時点での出力信号Voutの瞬時値を第1の計測値として量子化する。そして、第1のサンプリングタイミングから所定時間後に設定されている第2のサンプリングタイミングにおいて、サンプルホールド回路8で出力信号Voutの瞬時値を保持し、この状態で2回目のサンプリングを行い、第2のサンプリングタイミングの時点での出力信号Voutの瞬時値を第2の計測値として量子化する。   That is, the AD converter 9 performs the first sampling at the first sampling timing set immediately after the LED 7 emits light, and the instantaneous value of the output signal Vout at this time is quantized as the first measurement value. To do. Then, at the second sampling timing set after a predetermined time from the first sampling timing, the sample hold circuit 8 holds the instantaneous value of the output signal Vout, and in this state, the second sampling is performed, The instantaneous value of the output signal Vout at the sampling timing is quantized as a second measurement value.

ここにおいて、LED7からのパルス状の光をフォトダイオードPDが受光すると出力信号Voutの瞬時値が所定の時間遅れをもって変化するので、第1および第2のサンプリングタイミングは、少なくとも当該瞬時値の変化が第1の計測値と第2の計測値との間に反映されるように、入力電流Iinに対する出力信号Voutの過渡応答期間に設定される。   Here, since the instantaneous value of the output signal Vout changes with a predetermined time delay when the photodiode PD receives the pulsed light from the LED 7, at least the change of the instantaneous value is at least in the first and second sampling timings. The transient response period of the output signal Vout with respect to the input current Iin is set so as to be reflected between the first measurement value and the second measurement value.

しかして、図2(a)に示すようにLED7をパルス発光させた場合に、検知空間内に所定量を超える煙が流入していると、出力信号Voutは図2(b)に示すように第1のサンプリングタイミングから第2のサンプリングタイミングにかけて比較的大きく変動するため、AD変換部9で得られる第1の計測値AD1と第2の計測値AD2との間には比較的大きな差が生じることとなる。一方、検知空間内に所定量を超える煙が流入していなければ、出力信号Voutは図2(c)に示すように第1のサンプリングタイミングから第2のサンプリングタイミングにかけて大きく変動することはなく、AD変換部9で得られる第1の計測値AD1と第2の計測値AD2との間に図2(b)のときほど大きな差は生じない。   Therefore, when the LED 7 emits pulses as shown in FIG. 2A, and smoke exceeding a predetermined amount flows into the detection space, the output signal Vout is as shown in FIG. 2B. Since there is a relatively large variation from the first sampling timing to the second sampling timing, a relatively large difference occurs between the first measurement value AD1 and the second measurement value AD2 obtained by the AD conversion unit 9. It will be. On the other hand, if smoke exceeding a predetermined amount does not flow into the detection space, the output signal Vout does not vary greatly from the first sampling timing to the second sampling timing as shown in FIG. A difference as large as that shown in FIG. 2B does not occur between the first measurement value AD1 and the second measurement value AD2 obtained by the AD conversion unit 9.

判定回路10は、AD変換器9で得られた第1および第2の計測値をそれぞれ記憶する記憶部(図示せず)と、記憶部に記憶された第1の計測値と第2の計測値との差分を求め、当該差分値を所定のしきい値(以下、火災判定レベルという)と比較することにより検知空間内の煙の有無を判定する演算部(図示せず)とを具備している。演算部では、上述した図2(b)のように第1および第2の計測値AD1,AD2間の差分が火災判定レベル以上の場合に煙有り(火災と判断できる煙濃度に達している)と判定し、図2(c)のように第1および第2の計測値AD1,AD2間の差分が火災判定レベルより小さい場合には煙なし(火災と判断できる煙濃度に達していない)と判定する。   The determination circuit 10 includes a storage unit (not shown) that stores first and second measurement values obtained by the AD converter 9, and a first measurement value and a second measurement stored in the storage unit. A calculation unit (not shown) for determining the presence or absence of smoke in the detection space by obtaining a difference from the value and comparing the difference value with a predetermined threshold (hereinafter referred to as a fire determination level). ing. In the calculation unit, smoke exists when the difference between the first and second measurement values AD1 and AD2 is equal to or higher than the fire determination level as shown in FIG. If the difference between the first and second measured values AD1 and AD2 is smaller than the fire determination level as shown in FIG. 2C, no smoke is present (the smoke concentration that can be determined as a fire has not been reached). judge.

判定回路10での判定結果は発報回路28(図13参照)に送られ、火災発生時(つまり、煙有りとの判定時)には適宜の方法で報知される。なお、煙感知器Aは上記判定結果を住宅情報盤などの外部装置に送るように構成されていてもよい。   The determination result in the determination circuit 10 is sent to the alarm circuit 28 (see FIG. 13), and is notified by an appropriate method when a fire occurs (that is, when it is determined that there is smoke). The smoke detector A may be configured to send the determination result to an external device such as a home information board.

以上説明した構成によれば、第1のサンプリングタイミングにおける出力信号Voutの瞬時値と第2のサンプリングタイミングにおける出力信号Voutの瞬時値との差分に基づいて煙の有無の判定がなされることとなり、たとえ検知空間に蛍光灯や白熱灯などからの様々な外乱光が入射し、外乱光の影響により出力信号Voutの動作点が変動することがあっても、失報や非火災報を生じにくいという利点がある。すなわち、本実施形態ではLED7がパルス発光した際の出力信号Voutの変化量に基づいて煙の有無の判定がなされるので、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光しているにもかかわらず火災発生と判断されずに失報となったり、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光していないにもかかわらず火災発生と判断されて非火災報となったりすることを回避できる。   According to the configuration described above, the presence / absence of smoke is determined based on the difference between the instantaneous value of the output signal Vout at the first sampling timing and the instantaneous value of the output signal Vout at the second sampling timing. Even if various disturbance lights from fluorescent lamps, incandescent lamps, etc. enter the detection space, and the operating point of the output signal Vout may fluctuate due to the influence of the disturbance light, it is difficult to generate misreports and non-fire reports. There are advantages. That is, in this embodiment, since the presence / absence of smoke is determined based on the amount of change in the output signal Vout when the LED 7 emits pulses, the fire is caused even though the photodiode PD receives light from the LED 7. It is possible to avoid a misreport without being determined to occur, or a non-fire report due to a determination that a fire has occurred even though the photodiode PD does not receive light from the LED 7.

たとえば、銅鉄形安定器を用いて商用電源(60Hzの交流電源とする)で点灯する蛍光灯からの光が検知空間に入射した場合、図3に示すように、出力信号Voutが前記蛍光灯の光の点滅の影響を受けて120Hzの周波数で正弦波状に変動する。このとき、出力信号Voutの変動周期は8.33msとなるので、出力信号Voutの振幅をピークトゥーピーク(peak to peak)で「2」と仮定すれば、120μsの間に前記蛍光灯の影響で生じ得る出力信号Voutの最大変動量は、360°×(120μs/8.3ms)=5.184°、sin(5.184°)=0.09035より、「0.09035」と求まる。この値(0.09035)は元々の振幅(2)の約4.5%である(0.09035/2=0.045175)から、120μsの間隔で第1および第2のサンプリングタイミングを設定すれば、前記蛍光灯の影響で生じる出力信号Voutの変動量を4.5%程度にまで減衰(−26.9dB)することができる。   For example, when light from a fluorescent lamp that is lit with a commercial power supply (60 Hz AC power supply) using a copper-iron ballast is incident on the detection space, as shown in FIG. The light fluctuates in a sinusoidal manner at a frequency of 120 Hz. At this time, since the fluctuation cycle of the output signal Vout is 8.33 ms, assuming that the amplitude of the output signal Vout is “2” in peak to peak, the influence of the fluorescent lamp during 120 μs. The maximum fluctuation amount of the output signal Vout that can be generated is “0.09035” from 360 ° × (120 μs / 8.3 ms) = 5.184 ° and sin (5.184 °) = 0.09035. Since this value (0.09035) is about 4.5% of the original amplitude (2) (0.09035 / 2 = 0.045175), the first and second sampling timings are set at intervals of 120 μs. For example, the fluctuation amount of the output signal Vout caused by the influence of the fluorescent lamp can be attenuated (−26.9 dB) to about 4.5%.

そのため、ラビリンスの構造を極力簡素化、あるいはラビリンス自体を省略して、煙感知器Aの低コスト化を図った場合に、フォトダイオードPDでの外乱光の受光量が増大し、入力電流Iinに含まれる外乱光成分が大きくなって出力信号Voutの動作点が変動したとしても、失報や非火災報を生じにくくなる。   Therefore, when the structure of the labyrinth is simplified as much as possible, or the labyrinth itself is omitted to reduce the cost of the smoke detector A, the amount of disturbance light received by the photodiode PD increases, and the input current Iin is increased. Even if the disturbance light component included becomes large and the operating point of the output signal Vout fluctuates, it is difficult to generate a false alarm or a non-fire alarm.

また、本実施形態では検知回路1を間欠駆動することを想定しているため、図4に示すように、センサ出力処理部2の起動直後において出力信号Voutが比較的大きく変動することがあるが、上述のようにLED7がパルス発光した際の出力信号Voutの変化量に基づいて煙の有無を判定することで、センサ出力処理部2の起動直後における出力信号Voutの変動の影響で失報や非火災報を生じることも回避可能となる。   In addition, since the detection circuit 1 is assumed to be intermittently driven in the present embodiment, the output signal Vout may fluctuate relatively large immediately after the sensor output processing unit 2 is started as shown in FIG. As described above, the presence or absence of smoke is determined based on the amount of change in the output signal Vout when the LED 7 emits pulses. It is possible to avoid generating non-fire reports.

ところで、図5に示すように、外乱光の影響で入力電流Iinに含まれる外乱光成分がある大きさ以上になると、出力信号Voutが飽和する可能性がある。特に、本実施形態のように電池を煙感知器の電源とする場合、演算増幅器の電源電圧が低く演算増幅器のダイナミックレンジが比較的狭いため、出力信号Voutが比較的飽和しやすくなる。入力電流Iinが増加した場合に出力信号Voutが途中で飽和してしまうと、入力電流Iinの変動を出力信号Voutが追従できなくなるため、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光してパルス状の入力電流Iinが生じても、出力信号Voutの変化量が火災判定レベルに達することなく失報となる可能性がある(図5(b)では飽和しなかった場合の出力信号Voutを2点鎖線で示す)。   As shown in FIG. 5, when the disturbance light component included in the input current Iin exceeds a certain level due to the influence of disturbance light, the output signal Vout may be saturated. In particular, when the battery is used as the power source of the smoke detector as in this embodiment, the output signal Vout is relatively easily saturated because the power supply voltage of the operational amplifier is low and the dynamic range of the operational amplifier is relatively narrow. If the output signal Vout saturates in the middle when the input current Iin increases, the output signal Vout cannot follow the fluctuation of the input current Iin. Therefore, the photodiode PD receives the light from the LED 7 and receives a pulse-like shape. Even if the input current Iin occurs, there is a possibility that the amount of change in the output signal Vout does not reach the fire determination level and may be reported as unreported (in FIG. ).

そこで、本実施形態では、図5(b)に示すようにLED7が発光する前の予備期間に出力信号Voutの瞬時値を予備値AD0として読み出し、当該予備値AD0が予め定められている正常範囲内になければ判定回路10による判定を行わないようにする予備判定手段(図示せず)を演算処理部3に備えている。すなわち、予備判定手段は、LED7のパルス発光を受けて出力信号Voutが変動する前に、外乱光の影響による出力信号Voutの動作点からの変化量を予備値AD0として検出し、当該変化量が正常範囲を超えていれば、出力信号Voutが飽和する可能性があると判断して、判定回路10に煙の有無の判定を行わせないようにする。これにより、外乱光の影響で出力信号Voutが飽和しLED7のパルス発光に起因した出力信号Voutの変動量を正確に検出できないことによる失報をなくすことができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the instantaneous value of the output signal Vout is read as the preliminary value AD0 during the preliminary period before the LED 7 emits light, and the preliminary value AD0 is determined in a normal range. The arithmetic processing unit 3 includes preliminary determination means (not shown) that prevents the determination by the determination circuit 10 if it is not within. That is, the preliminary determination means detects the amount of change from the operating point of the output signal Vout due to the influence of ambient light as the preliminary value AD0 before the output signal Vout fluctuates due to the pulse emission of the LED 7, and the amount of change is detected. If it exceeds the normal range, it is determined that the output signal Vout is likely to be saturated, and the determination circuit 10 is not allowed to determine whether smoke is present. As a result, the output signal Vout is saturated due to the influence of disturbance light, and it is possible to eliminate false alarms due to the fact that the fluctuation amount of the output signal Vout caused by the pulse emission of the LED 7 cannot be accurately detected.

(実施形態2)
本実施形態の煙感知器Aは、図6に示すように、電流電圧変換回路4の出力する出力電圧のうち所定の第1カットオフ周波数fc1以下の低周波成分の大きさに応じた電圧を出力する第1の帰還回路11と、第1の帰還回路11の出力と電流電圧変換回路4の入力端子Tinとの間に挿入された分流用抵抗R5とをセンサ出力処理部2に備えている。さらに、本実施形態では、電流電圧変換回路4の出力電圧のうち所定の第2カットオフ周波数fc2以下の低周波成分の大きさに応じた電圧を出力する第2の帰還回路12と、第2の帰還回路12の出力の大きさに応じた電流を入力電流Iinから引き抜く分流用トランジスタQ1とがセンサ出力処理部2に設けられている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 6, the smoke detector A of the present embodiment generates a voltage corresponding to the magnitude of the low frequency component below the predetermined first cut-off frequency fc1 among the output voltage output from the current-voltage conversion circuit 4. The sensor output processing unit 2 includes a first feedback circuit 11 for output, and a shunt resistor R5 inserted between the output of the first feedback circuit 11 and the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4. . Further, in the present embodiment, the second feedback circuit 12 that outputs a voltage corresponding to the magnitude of the low frequency component below the predetermined second cutoff frequency fc2 among the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4, and the second The sensor output processing unit 2 is provided with a shunting transistor Q1 that draws a current corresponding to the magnitude of the output of the feedback circuit 12 from the input current Iin.

第1の帰還回路11は、電流電圧変換回路4の出力電圧を反転増幅する反転増幅回路13と、反転増幅回路13で反転増幅された出力電圧を積分し出力電圧の積分値成分に相当する積分電圧を出力する第1の積分回路14とを有する。   The first feedback circuit 11 integrates the inverting amplifier circuit 13 that inverts and amplifies the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4 and the output voltage that is inverted and amplified by the inverting amplifier circuit 13 and corresponds to an integral value component of the output voltage. And a first integration circuit 14 that outputs a voltage.

第1の積分回路14は、反転増幅回路13の出力に抵抗R6を介して演算増幅器OP3の反転入力端子を接続し、この演算増幅器OP3の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサC4を接続して構成され、抵抗R6とコンデンサC4とで決まる時定数を有するローパスフィルタとして機能する。この積分回路14は、少なくともフォトダイオードPDがLED7からの光を受光したときに生じる入力電流Iinに対応する出力電圧を遮る第1カットオフ周波数fc1を有するように時定数が設定される。   The first integrating circuit 14 connects the inverting input terminal of the operational amplifier OP3 to the output of the inverting amplifier circuit 13 via the resistor R6, and connects the capacitor C4 between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP3. Configured as a low-pass filter having a time constant determined by the resistor R6 and the capacitor C4. The integration circuit 14 has a time constant set so as to have a first cut-off frequency fc1 that blocks an output voltage corresponding to an input current Iin generated when at least the photodiode PD receives light from the LED 7.

反転増幅回路13は、積分回路14の出力を電流電圧変換回路4の出力電圧に対して同相とするためのものであって、電流電圧変換回路4の出力端子に抵抗R7を介して演算増幅器OP4の反転入力端子を接続し、この演算増幅器OP4の反転入力端子と出力端子との間に抵抗R8を接続して構成される。なお、両演算増幅器OP3,OP4の非反転入力端子は回路グランドに対して基準電圧Vs1と同電位にされている。   The inverting amplifier circuit 13 is for making the output of the integration circuit 14 in phase with the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4, and is connected to the output terminal of the current-voltage conversion circuit 4 via the resistor R7. Are connected, and a resistor R8 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP4. Note that the non-inverting input terminals of the operational amplifiers OP3 and OP4 are set to the same potential as the reference voltage Vs1 with respect to the circuit ground.

しかして、フォトダイオードPDがLED7からのパルス光を受光したときに生じるパルス成分と外乱光成分とが入力電流Iinに含まれている場合に、第1の積分回路14から出力される積分電圧は前記外乱光成分に相当する電圧となる。このとき、入力電流Iinは電流電圧変換回路4にて一旦位相が反転され、さらに反転増幅回路13および積分回路14でもそれぞれ1回ずつ位相が反転されるため、積分回路14の出力には入力電流Iinと逆位相の積分電圧が現れる。ここで、電流電圧変換回路4の入力端子Tinは回路グランドに対して基準電圧Vs1と同電位になっているので、分流用抵抗R5の両端間には、基準電圧Vsから積分電圧を減算した電位差が生じることになる。すなわち、積分電圧の大きさに応じた電流を分流用抵抗R5に流すことにより入力電流Iinから引き抜くことができるので、入力電流Iinに外乱光成分が含まれている場合には、この外乱光成分が入力電流Iinから減算されることによって出力電圧から取り除かれる。   Thus, when the input current Iin includes a pulse component and a disturbance light component generated when the photodiode PD receives the pulsed light from the LED 7, the integrated voltage output from the first integrating circuit 14 is The voltage corresponds to the disturbance light component. At this time, the phase of the input current Iin is once inverted by the current-voltage conversion circuit 4, and the phase is also inverted once by the inverting amplification circuit 13 and the integration circuit 14, respectively. An integrated voltage having a phase opposite to that of Iin appears. Here, since the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4 is at the same potential as the reference voltage Vs1 with respect to the circuit ground, a potential difference obtained by subtracting the integrated voltage from the reference voltage Vs between both ends of the shunt resistor R5. Will occur. That is, the current corresponding to the magnitude of the integrated voltage can be drawn from the input current Iin by flowing the current to the shunt resistor R5. Therefore, when the disturbance light component is included in the input current Iin, the disturbance light component Is subtracted from the input current Iin to be removed from the output voltage.

ところで、本実施形態の検知回路1においては、第2の帰還回路12は、電流電圧変換回路4の出力電圧を積分する第2の積分回路15と、第2の積分回路15の出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路16とを有している。   By the way, in the detection circuit 1 of the present embodiment, the second feedback circuit 12 samples and holds the output of the second integration circuit 15 that integrates the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4 and the output of the second integration circuit 15. And a sample hold circuit 16 for performing the above operation.

第2の積分回路15は、電流電圧変換回路4の出力端子Toutに抵抗R9を介して演算増幅器OP5の反転入力端子を接続し、この演算増幅器OP5の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサC5を接続して構成され、抵抗R9とコンデンサC5とで決まる時定数を有するローパスフィルタとして機能する。第2の積分回路15は、上述した第1の積分回路14の第1カットオフ周波数fc1よりも高い第2カットオフ周波数fc2(つまりfc1<fc2)を有するように時定数が設定される。なお、演算増幅器OP5の非反転入力端子は回路グランドに対して基準電圧Vs1と同電位にされている。   The second integration circuit 15 connects the inverting input terminal of the operational amplifier OP5 to the output terminal Tout of the current-voltage conversion circuit 4 via the resistor R9, and a capacitor is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP5. C5 is connected, and functions as a low-pass filter having a time constant determined by the resistor R9 and the capacitor C5. The time constant is set so that the second integration circuit 15 has a second cutoff frequency fc2 (that is, fc1 <fc2) higher than the first cutoff frequency fc1 of the first integration circuit 14 described above. The non-inverting input terminal of the operational amplifier OP5 is set to the same potential as the reference voltage Vs1 with respect to the circuit ground.

分流用トランジスタQ1は、電流電圧変換回路4の入力端子Tinと回路グランドとの間に挿入され、第2の積分回路15の出力に応じた電流を入力端子Tinから回路グランドに流すものであって、ここではNチャネルのMOSFETで構成されている。この分流用トランジスタQ1は、ドレインを電流電圧変換回路4の入力端子Tinに接続するとともにソースを回路グランドに接続し、ゲートがサンプルホールド回路16を介して第2の積分回路15の出力(演算増幅器OP5の出力端子)に接続された形で設けられている。   The shunting transistor Q1 is inserted between the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4 and the circuit ground, and allows a current corresponding to the output of the second integrating circuit 15 to flow from the input terminal Tin to the circuit ground. Here, it is composed of an N-channel MOSFET. The shunting transistor Q1 has a drain connected to the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4 and a source connected to the circuit ground, and a gate connected to the output (operational amplifier) of the second integrating circuit 15 via the sample hold circuit 16. The output terminal is connected to the output terminal of OP5.

サンプルホールド回路16は、第2の積分回路15の出力と分流用トランジスタQ1のゲートとの間に挿入された常閉形の第1のスイッチSW1と、分流用トランジスタQ1のゲートと回路グランドとの間に接続されたコンデンサC6とを有し、第1のスイッチSW1を所定のタイミングでオフすることにより、当該所定のタイミングでの積分回路15の出力をコンデンサC6の出力電圧として維持する。   The sample hold circuit 16 includes a normally closed first switch SW1 inserted between the output of the second integrating circuit 15 and the gate of the shunting transistor Q1, and between the gate of the shunting transistor Q1 and the circuit ground. And by turning off the first switch SW1 at a predetermined timing, the output of the integrating circuit 15 at the predetermined timing is maintained as the output voltage of the capacitor C6.

上述の構成により、第2の積分回路15が電流電圧変換回路4の出力電圧を積分することで、当該出力電圧のうち第2カットオフ周波数fc2以下の低周波成分が第2の積分回路15の出力に現れることとなる。このとき、入力電流Iinは電流電圧変換回路4にて一旦位相が反転され、さらに第2の積分回路15でも位相が反転されるため、積分回路15の出力には入力電流Iinと同相の低周波成分が現れる。ここで、積分回路15の出力はサンプルホールド回路16を介して分流用トランジスタQ1のゲートに印加されるから、サンプルホールド回路16のスイッチSW1がオンの状態では、分流用トランジスタQ1のドレイン−ソース間には積分回路15の出力の大きさに応じた電流が流れることとなる。したがって、入力電流Iinに含まれる第2カットオフ周波数fc2以下の低周波成分を分流用トランジスタQ1に引き抜くことができ、センサ出力処理部2全体としては前記低周波成分の利得を下げることができる。   With the above-described configuration, the second integration circuit 15 integrates the output voltage of the current-voltage conversion circuit 4, so that a low frequency component having a frequency equal to or lower than the second cutoff frequency fc2 of the output voltage is Will appear in the output. At this time, the phase of the input current Iin is once inverted by the current-voltage conversion circuit 4 and further the phase is also inverted by the second integration circuit 15, so that the output of the integration circuit 15 has a low frequency in phase with the input current Iin. Ingredients appear. Here, since the output of the integrating circuit 15 is applied to the gate of the shunting transistor Q1 via the sample and hold circuit 16, when the switch SW1 of the sample and hold circuit 16 is on, the drain-source region of the shunting transistor Q1 is turned on. In this case, a current corresponding to the output level of the integrating circuit 15 flows. Therefore, a low frequency component equal to or lower than the second cut-off frequency fc2 included in the input current Iin can be extracted to the shunting transistor Q1, and the gain of the low frequency component can be lowered as the entire sensor output processing unit 2.

ここにおいて、サンプルホールド回路16のスイッチSW1をオフにすると、積分回路15の出力と分流用トランジスタQ1のゲートとの間は遮断されるものの、積分回路15の出力はコンデンサC6の両端電圧として維持されるから、分流用トランジスタQ1のドレイン−ソース間には、スイッチSW1がオフする直前の積分回路15の出力の大きさに応じた電流を流し続けることができる。言い換えれば、サンプルホールド回路16のスイッチSW1がオフすることによりサンプルホールド回路16が作動すると、分流用トランジスタQ1のドレイン−ソース間に流すことができる電流の周波数の上限値(第2カットオフ周波数fc2)は低下するが、直流成分については引き続き分流用トランジスタQ1に引き抜くことで出力電圧から取り除くことができる。   Here, when the switch SW1 of the sample hold circuit 16 is turned off, the output of the integration circuit 15 and the gate of the shunting transistor Q1 are cut off, but the output of the integration circuit 15 is maintained as the voltage across the capacitor C6. Therefore, a current corresponding to the output level of the integrating circuit 15 immediately before the switch SW1 is turned off can continue to flow between the drain and source of the shunting transistor Q1. In other words, when the sample-and-hold circuit 16 is activated by turning off the switch SW1 of the sample-and-hold circuit 16, the upper limit value of the frequency of the current that can flow between the drain and source of the shunting transistor Q1 (second cutoff frequency fc2). However, the DC component can be removed from the output voltage by continuously pulling it out to the shunting transistor Q1.

本実施形態においては、サンプルホールド回路16のスイッチSW1をオフするタイミングを、煙感知器のLED7がパルス状の光を出力し検知空間内に流入した煙の有無を検出する期間(以下、センシング期間という)に合わせて設定してある。すなわち、本実施形態のセンサ出力処理部2は、上記センシング期間中にフォトダイオードPDがLED7からの光を受光したときに生じるパルス状の入力電流Iinを電圧信号に変換し、出力信号Voutとして出力するためのものであるから、上記センシング期間における前記入力電流Iinが分流用トランジスタQ1に引き抜かれてしまうことがないように、センシング期間にはスイッチSW1をオフとする。   In the present embodiment, the timing at which the switch SW1 of the sample and hold circuit 16 is turned off is a period during which the smoke detector LED 7 outputs pulsed light and detects the presence or absence of smoke flowing into the detection space (hereinafter referred to as a sensing period). It is set according to). That is, the sensor output processing unit 2 of the present embodiment converts the pulsed input current Iin generated when the photodiode PD receives light from the LED 7 during the sensing period into a voltage signal and outputs it as an output signal Vout. Therefore, the switch SW1 is turned off during the sensing period so that the input current Iin during the sensing period is not drawn out by the shunting transistor Q1.

さらに詳しく説明すると、第2の積分回路15の第2カットオフ周波数fc2は、第1の積分回路14の第1カットオフ周波数fc1に比べると前記パルス状の入力電流Iinの周波数の近くに設定されているから、スイッチSW1がオンの状態では、前記入力電流Iinが分流用トランジスタQ1に引き抜かれ、センサ出力処理部2全体として前記入力電流Iinの利得が低減する可能性がある。そこで、本実施形態では上記センシング期間にスイッチSW1をオフしてサンプルホールド回路16を作動させることで、前記入力電流Iinが分流用トランジスタQ1に引き抜かれることを回避し、センサ出力処理部2全体として前記入力電流Iinの利得を高く確保する。   More specifically, the second cutoff frequency fc2 of the second integration circuit 15 is set closer to the frequency of the pulsed input current Iin than the first cutoff frequency fc1 of the first integration circuit 14. Therefore, when the switch SW1 is on, the input current Iin is drawn to the shunting transistor Q1, and the gain of the input current Iin may be reduced as a whole of the sensor output processing unit 2. Therefore, in this embodiment, the switch SW1 is turned off during the sensing period to operate the sample and hold circuit 16, thereby avoiding the input current Iin being drawn to the shunting transistor Q1, and the sensor output processing unit 2 as a whole. A high gain of the input current Iin is secured.

しかして、スイッチSW1がオフされるセンシング期間には、第2の帰還回路12の出力はスイッチSW1がオフする直前の値に固定されるので、入力電流Iinに含まれる揺らぎのない直流成分に関しては分流用トランジスタQ1に継続して引き抜くことができるが、入力電流Iinに含まれる揺らぎのある低周波成分に関しては、当該低周波成分が第2カットオフ周波数fc2以下の低周波成分であっても、分流用トランジスタQ1に引き抜くことはできない。ただし、センシング期間においても、第1カットオフ周波数fc1以下の低周波成分に関しては、第1の帰還回路11の出力として取り出すことにより分流用抵抗R5に引き抜くことを可能としている。   Therefore, during the sensing period in which the switch SW1 is turned off, the output of the second feedback circuit 12 is fixed to a value immediately before the switch SW1 is turned off, so that there is no fluctuation in the DC component included in the input current Iin. Although it can be continuously extracted to the shunting transistor Q1, with regard to the low frequency component with fluctuation included in the input current Iin, even if the low frequency component is a low frequency component equal to or lower than the second cutoff frequency fc2, It cannot be pulled out to the shunting transistor Q1. However, even during the sensing period, the low frequency component below the first cut-off frequency fc1 can be extracted to the shunt resistor R5 by taking it out as the output of the first feedback circuit 11.

以上説明した構成の検知回路1によれば、入力電流Iinの低周波成分を引き抜く手段として分流用抵抗R5と分流用トランジスタQ1とを用いたことにより、分流用抵抗R5のみで低周波成分を引き抜く場合に比べて、より大きな電流成分の引き抜きに対応することができる。   According to the detection circuit 1 having the configuration described above, by using the shunt resistor R5 and the shunt transistor Q1 as means for extracting the low frequency component of the input current Iin, the low frequency component is extracted only by the shunt resistor R5. Compared to the case, a larger current component can be extracted.

また、図6の例では、電流電圧変換回路4の変換抵抗R1に並列接続された第2のスイッチSW2が設けられている。このスイッチSW2は、第1のスイッチSW1と同一のタイミングでオフする常閉形のスイッチであって、以下に説明する機能を有する。   In the example of FIG. 6, a second switch SW2 connected in parallel to the conversion resistor R1 of the current-voltage conversion circuit 4 is provided. The switch SW2 is a normally closed switch that is turned off at the same timing as the first switch SW1, and has a function described below.

すなわち、仮に第1のスイッチSW1のみが設けられていると、第1のスイッチSW1がオンしたときに、第2の帰還回路12のカットオフ周波数fc2が高周波側にシフトするので、センサ出力処理部2全体における利得の周波数特性に関しては、第1のスイッチSW1がオンしたときに低周波側の利得がつぶれ、電流電圧変換回路4のカットオフ周波数fc0と第2の帰還回路12の第2カットオフ周波数fc2との間に利得のピークが生じ、系が発振しやすい状態となる。つまり、出力信号Voutが発振しやすい状態にあるので、出力信号Voutが低いときに第1のスイッチSW1がオフされてしまうと、結果的に出力信号Voutの立ち上がりが遅れるという問題がある。   That is, if only the first switch SW1 is provided, the cutoff frequency fc2 of the second feedback circuit 12 is shifted to the high frequency side when the first switch SW1 is turned on. As for the frequency characteristics of the gain of the entire circuit 2, the gain on the low frequency side is crushed when the first switch SW1 is turned on, and the cutoff frequency fc0 of the current-voltage conversion circuit 4 and the second cutoff of the second feedback circuit 12 A gain peak occurs between the frequency fc2 and the system easily oscillates. In other words, since the output signal Vout is in a state of being easily oscillated, there is a problem that if the first switch SW1 is turned off when the output signal Vout is low, the rise of the output signal Vout is delayed.

これに対して、変換抵抗R1と並列に接続される第2のスイッチSW2を設けた本実施形態では、第2のスイッチSW2を第1のスイッチSW1と共にオンすることで、第1のスイッチSW1がオンしている間には変換抵抗R1の両端が接続されてセンサ出力処理部2の利得がつぶされ、上述した利得のピークをなくすことができる。これにより、第1のスイッチSW1がオンすることによる系の発振を抑制することができる。   In contrast, in the present embodiment in which the second switch SW2 connected in parallel with the conversion resistor R1 is provided, the first switch SW1 is turned on by turning on the second switch SW2 together with the first switch SW1. While the switch is on, both ends of the conversion resistor R1 are connected to crush the gain of the sensor output processing unit 2, and the above-described gain peak can be eliminated. As a result, it is possible to suppress the oscillation of the system due to the first switch SW1 being turned on.

ところで、本実施形態では、センサ出力処理部2における利得の周波数特性について、図7(a)に示すように所定の周波数(ここでは2kHz)を基準周波数として、当該基準周波数よりも高周波側および低周波側の利得をつぶすことにより、基準周波数に利得のピークが生じるようにしてある。すなわち、実施形態1では、図7(b)に示すように、比較的広い周波数帯域(ここでは0.1Hz〜8kHz)に亘って平坦な利得を有するようにセンサ出力処理部2の利得の周波数特性が設定されていたのに対し、本実施形態では基準周波数を中心とする比較的狭い周波数帯域に利得を持たせてある。   By the way, in the present embodiment, the frequency characteristics of the gain in the sensor output processing unit 2 are set to a predetermined frequency (here, 2 kHz) as a reference frequency as shown in FIG. By crushing the gain on the frequency side, a gain peak is generated at the reference frequency. That is, in the first embodiment, as shown in FIG. 7B, the gain frequency of the sensor output processing unit 2 has a flat gain over a relatively wide frequency band (here, 0.1 Hz to 8 kHz). In contrast to the characteristic being set, in the present embodiment, a gain is given to a relatively narrow frequency band centered on the reference frequency.

具体的には、ハイパスフィルタ5の時定数を調節してハイパスフィルタ5を微分回路として機能させ、電流電圧変換回路4に設けられている積分回路(抵抗R1およびコンデンサC1)で積分された信号が後段のハイパスフィルタ5にて微分されるようにしてある。要するに、積分回路としての電流電圧変換回路4のローパスフィルタ機能と微分回路としてのハイパスフィルタ5とが、所定の周波数帯域(基準周波数を中心とする周波数帯域)に利得のピークを生じさせるバンドパス手段として機能する。   Specifically, the time constant of the high-pass filter 5 is adjusted to cause the high-pass filter 5 to function as a differentiating circuit, and the signal integrated by the integration circuit (resistor R1 and capacitor C1) provided in the current-voltage conversion circuit 4 is obtained. Differentiation is performed by the high-pass filter 5 at the subsequent stage. In short, the band-pass means in which the low-pass filter function of the current-voltage conversion circuit 4 as the integration circuit and the high-pass filter 5 as the differentiation circuit cause a gain peak in a predetermined frequency band (frequency band centered on the reference frequency). Function as.

ここにおいて、上述の基準周波数は、入力電流Iinに対して出力信号Voutの振幅が最大となるように、LED7をパルス発光させる際のパルス幅に応じて決定される。たとえば、パルス発光のパルス幅を90μsとする場合には、基準数波数は2kHzとすることが望ましい。このように入力電流Iinのパルス幅に応じて決まる基準周波数を中心とした狭周波数帯域に利得を持たせることにより、入力電流Iinに対して出力信号Voutの振幅を大きくすることが可能になる。   Here, the above-mentioned reference frequency is determined according to the pulse width when the LED 7 emits pulses so that the amplitude of the output signal Vout becomes maximum with respect to the input current Iin. For example, when the pulse width of pulse emission is 90 μs, the reference number wave number is desirably 2 kHz. Thus, by giving a gain to a narrow frequency band centered on the reference frequency determined according to the pulse width of the input current Iin, the amplitude of the output signal Vout can be increased with respect to the input current Iin.

しかして、実施形態1の構成では、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光して図8(a)のようにパルス状の入力電流Iinが流れると、出力信号Voutは図8(b)に示すように入力電流Iinの立ち上がりに合わせて動作点から低下し始め、入力電流Iinの立ち下がりに合わせて動作点に向けて上昇し始める。このように、出力信号は動作点の片側(ここでは電圧が小さくなる側)にのみ振れることとなる。   Therefore, in the configuration of the first embodiment, when the photodiode PD receives light from the LED 7 and the pulsed input current Iin flows as shown in FIG. 8A, the output signal Vout is as shown in FIG. As shown, it starts to decrease from the operating point with the rise of the input current Iin, and starts to rise toward the operating point with the falling of the input current Iin. In this way, the output signal swings only to one side of the operating point (here, the side where the voltage is reduced).

これに対して、本実施形態では、フォトダイオードPDがLED7からの光を受光して図9(a)のようにパルス状の入力電流Iinが流れると、出力信号Voutは図9(b)に示すように入力電流Iinの立ち上がりに合わせて動作点から低下し始め、入力電流Iinの立ち下がりに合わせて上昇し始め、その後、動作点を超えてピークに達してから、動作点に向けて下降し始める。つまり、電流電圧変換回路4の積分回路で積分されたパルス信号が、後段のハイパスフィルタ5にて微分されることにより、動作点の両側に振れる出力信号Voutとなる。このように、出力信号Voutは動作点の両側に振れることとなる。   In contrast, in this embodiment, when the photodiode PD receives light from the LED 7 and a pulsed input current Iin flows as shown in FIG. 9A, the output signal Vout is as shown in FIG. As shown, it starts to decrease from the operating point with the rise of the input current Iin, starts to increase with the falling of the input current Iin, and then reaches the peak beyond the operating point and then decreases toward the operating point. Begin to. That is, the pulse signal integrated by the integration circuit of the current-voltage conversion circuit 4 is differentiated by the high-pass filter 5 at the subsequent stage, and becomes an output signal Vout that swings on both sides of the operating point. Thus, the output signal Vout swings on both sides of the operating point.

したがって、本実施形態では、たとえば出力信号Voutにおける上下の各ピークでそれぞれサンプリングを行うことにより、実施形態1の構成に比べて第1および第2の両計測値間の差分(ΔV)を大きくとることができ、SN比が向上するという利点がある。要するに、実施形態1のように出力信号Voutが動作点の片側にのみ振れる場合には、第1および第2の両計測値間の差分は、出力信号Voutの動作点との差分としてしかとることはできないが、本実施形態のように出力信号Voutが動作点の両側に振れる場合には、動作点から一方のピークまでの約2倍の大きさとして第1および第2の両計測値間の差分をとることができる。その結果、出力信号Voutから取り出される信号成分が大きくなり、SN比が向上する。   Therefore, in the present embodiment, for example, by sampling each of the upper and lower peaks in the output signal Vout, the difference (ΔV) between both the first and second measured values is made larger than in the configuration of the first embodiment. There is an advantage that the SN ratio is improved. In short, when the output signal Vout swings only to one side of the operating point as in the first embodiment, the difference between the first and second measured values can only be taken as the difference from the operating point of the output signal Vout. However, when the output signal Vout fluctuates on both sides of the operating point as in this embodiment, the magnitude between the first and second measured values is about twice as large from the operating point to one peak. Differences can be taken. As a result, the signal component extracted from the output signal Vout increases, and the SN ratio is improved.

なお、具体的な構成としては、変換抵抗R1=5MΩ、コンデンサC1=14pF、抵抗R2=2MΩ、コンデンサC2=50pF、抵抗R3=39kΩ、抵抗R4=740kΩ、コンデンサC3=30pF、分流用抵抗R5=400kΩ、抵抗R6=500kΩ、コンデンサC4=200pF、抵抗R7=500kΩ、抵抗R8=40kΩ、抵抗R9=250kΩ、コンデンサC5=30pF、コンデンサC6=60pFと設定すれば、図7(a)に示すように2kHzを基準周波数とする利得のピークが生じることとなる。   As specific configurations, conversion resistor R1 = 5 MΩ, capacitor C1 = 14 pF, resistor R2 = 2 MΩ, capacitor C2 = 50 pF, resistor R3 = 39 kΩ, resistor R4 = 740 kΩ, capacitor C3 = 30 pF, shunt resistor R5 = If 400 kΩ, resistor R6 = 500 kΩ, capacitor C4 = 200 pF, resistor R7 = 500 kΩ, resistor R8 = 40 kΩ, resistor R9 = 250 kΩ, capacitor C5 = 30 pF, capacitor C6 = 60 pF, as shown in FIG. A gain peak having a reference frequency of 2 kHz occurs.

また、本実施形態の構成では、実施形態1のように第2の計測値を検出するためにサンプルホールドする必要がないため、演算処理部3におけるサンプルホールド回路8が不要になるという利点もある。   Further, the configuration of the present embodiment has an advantage that the sample hold circuit 8 in the arithmetic processing unit 3 is not required because it is not necessary to perform sample hold in order to detect the second measurement value as in the first embodiment. .

ところで、第1および第2の各サンプリングタイミングは、第1および第2の両計測値間の差分を大きくするという観点では、出力信号Voutのピーク(下限値および上限値)付近にそれぞれ設定されることが望ましい。ただし、出力信号Voutのピークの大きさは、センサ出力処理部2の利得の周波数特性に依存しているため、センサ出力処理部2の構成部品の温度特性などによってセンサ出力処理部2の利得の周波数特性が変化すると、これに伴い出力信号Voutのピークも変化することがある。出力信号Voutのピークが変化すれば当然ながら第1および第2の両計測値間の差分の大きさも変化することとなるので、本実施形態では、センサ出力処理部2の利得の周波数特性ばらつきによる第1および第2の両計測値間の差分のばらつきを極力小さく抑えるために、第1および第2の各サンプリングタイミングを、それぞれ時間軸方向における出力信号Voutのピークの手前に設定している。   Incidentally, each of the first and second sampling timings is set near the peak (lower limit value and upper limit value) of the output signal Vout from the viewpoint of increasing the difference between the first and second measurement values. It is desirable. However, since the magnitude of the peak of the output signal Vout depends on the frequency characteristics of the gain of the sensor output processing unit 2, the gain of the sensor output processing unit 2 depends on the temperature characteristics of the components of the sensor output processing unit 2. When the frequency characteristic changes, the peak of the output signal Vout may change accordingly. Naturally, if the peak of the output signal Vout changes, the magnitude of the difference between the first and second measured values also changes, so in this embodiment, due to variations in the frequency characteristics of the gain of the sensor output processing unit 2. In order to minimize the variation in the difference between the first and second measured values, the first and second sampling timings are set before the peak of the output signal Vout in the time axis direction, respectively.

すなわち、図10に示すように、センサ出力処理部2の利得の周波数特性が定常状態にあるときの出力信号Voutのピークの手前に第1および第2の各サンプリングタイミングを設定することで、定常状態での出力信号Voutのピークに第1および第2の各サンプリングタイミングを設定する場合に比べて、センサ出力処理部2の利得ばらつきによる計測値のばらつきを小さく抑えることができる。第1および第2の各サンプリングタイミングの定常状態での出力信号Voutのピークからのシフト量は、各計測値のばらつきが規定の目標精度内に収まるように決定される。図示例では、LED7をパルス発光させるパルス幅を90μsとして、発光開始時点から80μsの時点と200μsの時点とをそれぞれ第1および第2のサンプリングタイミングとしている。   That is, as shown in FIG. 10, by setting the first and second sampling timings before the peak of the output signal Vout when the frequency characteristic of the gain of the sensor output processing unit 2 is in a steady state, Compared with the case where the first and second sampling timings are set at the peak of the output signal Vout in the state, the variation in the measured value due to the gain variation in the sensor output processing unit 2 can be suppressed to a small value. The shift amount from the peak of the output signal Vout in the steady state at each of the first and second sampling timings is determined so that the variation of each measurement value falls within the specified target accuracy. In the illustrated example, the pulse width for causing the LED 7 to emit light is set to 90 μs, and the time point of 80 μs and the time point of 200 μs from the light emission start time are set as the first and second sampling timings, respectively.

また、入力電流Iinのパルス幅は、図11(a)に示すように(図中、定常状態を「typ」、最大値を「max」、最小値を「min」で示す)、LED駆動回路29(図13参照)の温度特性などによりある程度の範囲でばらつくことがある。入力電流Iinのパルス幅が変化すると、それに伴い図11(b)に2点鎖線で示すように、時間軸方向における出力信号Voutのピーク位置も変化するので、サンプリングタイミングを固定的に設定していては、第1および第2の計測値の値にばらつきを生じることとなる。そこで、本実施形態では、入力電流Iinのパルス幅を規定するLED駆動回路29内のクロックを、サンプリングタイミングを決定するためのクロックに共用する。   The pulse width of the input current Iin is as shown in FIG. 11A (in the figure, the steady state is “typ”, the maximum value is “max”, and the minimum value is “min”). 29 (see FIG. 13) may vary within a certain range due to temperature characteristics. When the pulse width of the input current Iin changes, the peak position of the output signal Vout in the time axis direction also changes as shown by the two-dot chain line in FIG. 11B, so the sampling timing is fixedly set. As a result, the first and second measurement values vary. Therefore, in this embodiment, the clock in the LED drive circuit 29 that defines the pulse width of the input current Iin is shared with the clock for determining the sampling timing.

これにより、LED駆動回路29の温度特性などに起因して、入力電流Iinのパルス幅が変化したとしても、変化後のパルス幅に合わせてサンプリングタイミングが決定されるので、入力電流Iinのパルス幅のばらつきによる第1および第2の各計測値のばらつきを抑えることができる。   Thus, even if the pulse width of the input current Iin changes due to the temperature characteristics of the LED drive circuit 29, the sampling timing is determined in accordance with the changed pulse width, so the pulse width of the input current Iin It is possible to suppress variations in the first and second measurement values due to variations in.

なお、本実施形態では、フォトダイオードPDが光を受光したときに電流電圧変換回路4の入力端子Tinに対して入力電流Iinが流れ込む構成を前提として説明したが、入力端子Tinに対する入力電流Iinの向きを逆向きとし、フォトダイオードPDが光を受光したときに入力端子Tinから入力電流Iinが流れ出す構成を前提としてもよい。この場合、分流用抵抗R5および分流用トランジスタQ1は入力端子Tinから入力電流Iinを引き抜くように機能するのではなく、入力端子Tinに対して入力電流Iinを加算するように機能する。具体的には、分流用トランジスタQ1は、入力端子Tinと基準電源との間に接続されたPチャネルのMOSFETからなり、第2の積分回路15の出力に応じた電流を基準電源から入力端子Tinに流すように構成される。   In the present embodiment, the description has been made on the assumption that the input current Iin flows into the input terminal Tin of the current-voltage conversion circuit 4 when the photodiode PD receives light. However, the input current Iin with respect to the input terminal Tin It may be assumed that the direction is reversed and the input current Iin flows out from the input terminal Tin when the photodiode PD receives light. In this case, the shunting resistor R5 and the shunting transistor Q1 do not function to draw the input current Iin from the input terminal Tin but function to add the input current Iin to the input terminal Tin. Specifically, the shunting transistor Q1 is composed of a P-channel MOSFET connected between the input terminal Tin and the reference power supply, and a current corresponding to the output of the second integrating circuit 15 is supplied from the reference power supply to the input terminal Tin. Configured to flow through.

その他の構成および機能は実施形態1と同様である。   Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

本発明の実施形態1の検知回路を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the detection circuit of Embodiment 1 of this invention. 同上の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement same as the above. 同上の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement same as the above. 同上の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement same as the above. 同上の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement same as the above. 本発明の実施形態2の検知回路を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the detection circuit of Embodiment 2 of this invention. (a)は同上のセンサ出力処理部の利得を示す特性図、(b)は実施形態1のセンサ出力処理部の利得を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing the gain of the sensor output processing unit of the above, (b) is a characteristic diagram showing the gain of the sensor output processing unit of the first embodiment. 実施形態1の検知回路の動作を示すタイムチャートである。3 is a time chart illustrating the operation of the detection circuit according to the first embodiment. 実施形態2の検知回路の動作を示すタイムチャートである。6 is a time chart illustrating the operation of the detection circuit according to the second embodiment. 同上の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement same as the above. 同上の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement same as the above. 従来の煙感知器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the conventional smoke detector. 同上の構成を示す概略ブロックである。It is a schematic block which shows a structure same as the above. 同上の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

2 センサ出力処理部
3 演算処理部
7 LED(発光部)
9 AD変換器(検出手段)
10 判定回路(判定手段)
A 煙感知器
Iin 入力電流
PD フォトダイオード(受光部)
Vout 出力信号
2 Sensor output processing unit 3 Arithmetic processing unit 7 LED (light emitting unit)
9 AD converter (detection means)
10. Determination circuit (determination means)
A Smoke detector Iin Input current PD Photodiode (receiver)
Vout output signal

Claims (8)

検知空間に向けてパルス状の光を間欠的に出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置され、光を受光して電流に変換する受光部と、受光部から入力される入力電流を電圧信号からなる出力信号に変換するセンサ出力処理部と、前記出力信号に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する演算処理部とを備え、センサ出力処理部は、入力電流が変動すると当該変動量に応じて出力信号の瞬時値を過渡的に変化させ、演算処理部は、入力電流に対する出力信号の過渡応答期間に設定されている第1および第2のサンプリングタイミングで、前記出力信号の瞬時値をそれぞれ計測値として検出する検出手段と、検出手段で検出された両計測値間の差分値を所定のしきい値と比較することにより検知空間内の煙の有無を判定する判定手段とを有し、第1および第2のサンプリングタイミングは両計測値間に差を生じるように設定されていることを特徴とする煙感知器。   A light emitting unit that intermittently outputs pulsed light toward the detection space, and a position where light from the light emitting unit diffusely reflected by smoke flowing into the detection space does not enter the direct light from the light emitting unit A light receiving unit that receives light and converts it into a current, a sensor output processing unit that converts an input current input from the light receiving unit into an output signal composed of a voltage signal, and a detection space based on the output signal The sensor output processing unit transiently changes the instantaneous value of the output signal according to the amount of fluctuation when the input current fluctuates, and the calculation processing unit Detecting means for detecting the instantaneous value of the output signal as a measured value at each of the first and second sampling timings set in the transient response period of the output signal for the output signal, and between the two measured values detected by the detecting means The difference value And determining means for determining the presence or absence of smoke in the detection space by comparing with a threshold value of the first and second sampling timings are set so as to cause a difference between the two measured values Smoke detector characterized by. 前記センサ出力処理部は、前記発光部からの光のパルス幅に応じて決定された周波数帯域に利得のピークを生じさせるバンドパス手段を有し、前記出力信号を前記受光部が発光部からの光を受光していない状態での瞬時値である動作点から正負両側に振れる信号として出力し、前記検出手段は、前記動作点の両側で前記計測値をそれぞれ検出することを特徴とする請求項1記載の煙感知器。   The sensor output processing unit includes bandpass means for generating a gain peak in a frequency band determined according to a pulse width of light from the light emitting unit, and the light receiving unit outputs the output signal from the light emitting unit. 2. The signal output as an oscillating signal from an operating point, which is an instantaneous value when light is not received, to both positive and negative sides, and the detection unit detects the measured values on both sides of the operating point, respectively. The smoke detector according to 1. 前記バンドパス手段は、前記入力電流を積分する積分回路と、当該積分回路の出力を微分する微分回路とを有することを特徴とする請求項2記載の煙感知器。   3. The smoke detector according to claim 2, wherein the bandpass means includes an integrating circuit for integrating the input current and a differentiating circuit for differentiating the output of the integrating circuit. 前記発光部からの光のパルス幅と、前記第1および第2のサンプリングタイミングとは、同一のクロックに基づいて決定されることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の煙感知器。   The smoke detector according to claim 2 or 3, wherein the pulse width of the light from the light emitting unit and the first and second sampling timings are determined based on the same clock. . 前記第1および第2のサンプリングタイミングは、前記出力信号の瞬時値のピークの手前にそれぞれ設定されることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の煙感知器。   5. The smoke detector according to claim 2, wherein the first and second sampling timings are respectively set before a peak of an instantaneous value of the output signal. 前記演算処理部は、前記発光部が光を出力する前の予備期間に前記出力信号の瞬時値を予備値として読み出し、当該予備値が予め決められている正常範囲内になければ前記判定手段による判定を行わないことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の煙感知器。   The arithmetic processing unit reads an instantaneous value of the output signal as a preliminary value during a preliminary period before the light emitting unit outputs light, and if the preliminary value is not within a predetermined normal range, the determination unit The smoke detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the determination is not performed. 前記センサ出力処理部は間欠的に駆動され、前記発光部はセンサ出力処理部の駆動中に光を出力することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の煙感知器。   The smoke detection according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor output processing unit is driven intermittently, and the light emitting unit outputs light while the sensor output processing unit is being driven. vessel. 前記検出手段は、前記瞬時値を量子化してデジタル値からなる前記計測値を得るAD変換器からなることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の煙感知器。
The smoke detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the detection unit includes an AD converter that quantizes the instantaneous value to obtain the measurement value including a digital value.
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